JP2023062621A - Power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置に関する。 The present invention relates to power converters.
従来、モータ誘起電圧により過電圧状態となった場合に、スイッチング素子を制御して三相短絡することで電力を消費する電力変換装置が知られている。このような過電圧抑制等の制御を行う制御手段は、通常、モータ駆動用の電力を供給する強電電源(強電バッテリ)とは別に設けられた弱電電源(弱電バッテリ)から供給される電力により動作する。 Conventionally, there is known a power converter that consumes power by controlling switching elements to short-circuit three phases when an overvoltage state occurs due to motor induced voltage. The control means for controlling such overvoltage suppression is normally operated by power supplied from a weak power source (weak power battery) provided separately from the strong power power source (high power battery) that supplies power for driving the motor. .
特許文献1は、制御用の電力を供給する弱電電源と、強電バッテリから供給される電力に基づいて制御用の電力を供給可能な電源回路とを備える電力変換装置が開示されている。この電力変換装置では、弱電電源が異常となった場合でも、電源回路から制御用の電力を供給することができる。
特許文献1に記載の電力変換装置では、電源回路が失陥すると、スイッチング素子を制御する制御手段もオフされ、誘起電圧を制御できなくなる。
In the power converter described in
本発明は上記課題に鑑みたものであり、電源回路が失陥した場合にも誘起電圧を制御可能な電力変換装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power converter capable of controlling the induced voltage even when the power supply circuit fails.
本発明の一態様によれば、強電バッテリと、弱電バッテリと、強電バッテリから供給される直流電力を蓄電し平滑する蓄電回路と、強電バッテリ及び蓄電回路から供給される直流電力を、モータを駆動するための交流電力に変換する複数の半導体素子と、半導体素子の動作を制御する制御回路と、蓄電回路の電圧が基準電圧を超えた場合に、蓄電回路での過電圧を検知する過電圧検知回路と、過電圧検知回路が過電圧を検知した場合に、半導体素子を用いて三相短絡制御を実行する三相短絡回路と、を備える電力変換装置が提供される。この電力変換装置は、弱電バッテリに接続される主電源回路と、強電バッテリに接続される従電源回路と、三相短絡回路及び過電圧検知回路に、主電源回路だけでなく従電源回路からも電力を供給可能に構成された電力供給回路と、を備える。また、複数の半導体素子は、強電バッテリの正極側に接続される複数の上アームの半導体素子と、強電バッテリの負極側に接続される複数の下アームの半導体素子とを含む。そして、過電圧が検知されていない通常状態の場合、半導体素子は、主電源回路からの電力に基づいて制御回路が駆動されて制御され、過電圧検知回路は、主電源回路からの電力に基づき駆動される。一方、過電圧検知回路が過電圧を検知すると、三相短絡回路は、主電源回路及び従電源回路の一方からの電力に基づいて、半導体素子の上アーム及び下アームのいずれか一方をすべてオンにするとともに、半導体素子の上アーム及び下アームの他方をすべてオフとし、過電圧検知回路は、主電源回路及び従電源回路の一方からの電力に基づいて駆動される。 According to one aspect of the present invention, a high-voltage battery, a low-voltage battery, a power storage circuit that stores and smoothes the DC power supplied from the high-voltage battery, and the DC power supplied from the high-voltage battery and the power storage circuit drives a motor. a control circuit for controlling the operation of the semiconductor elements; and an overvoltage detection circuit for detecting overvoltage in the storage circuit when the voltage in the storage circuit exceeds the reference voltage. and a three-phase short circuit that performs three-phase short circuit control using a semiconductor element when the overvoltage detection circuit detects an overvoltage. In this power conversion device, power is supplied not only from the main power supply circuit but also from the secondary power supply circuit to the main power supply circuit connected to the weak battery, the secondary power supply circuit connected to the strong battery, and the three-phase short circuit and overvoltage detection circuit. and a power supply circuit configured to be able to supply the The plurality of semiconductor elements includes a plurality of upper arm semiconductor elements connected to the positive electrode side of the high-voltage battery, and a plurality of lower arm semiconductor elements connected to the negative electrode side of the high-voltage battery. In the normal state where overvoltage is not detected, the semiconductor element is controlled by the control circuit driven based on the power from the main power supply circuit, and the overvoltage detection circuit is driven based on the power from the main power supply circuit. be. On the other hand, when the overvoltage detection circuit detects overvoltage, the three-phase short circuit turns on either the upper arm or the lower arm of the semiconductor device based on power from one of the main power supply circuit and the secondary power supply circuit. At the same time, the other of the upper arm and the lower arm of the semiconductor element is turned off, and the overvoltage detection circuit is driven based on power from one of the main power supply circuit and the secondary power supply circuit.
本発明によれば、電力変換装置は、三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に、主電源回路だけでなく従電源回路からも電力を供給可能に構成された電力供給回路を備える。これにより、主電源回路が失陥した場合にも、従電源回路からの電力により三相短絡制御を実行することができる。即ち、主電源回路(電源回路)が失陥した場合にも誘起電圧を制御することができる。 According to the present invention, the power converter includes a power supply circuit configured to be able to supply power not only from the main power supply circuit but also from the secondary power supply circuit to the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit. As a result, even if the main power supply circuit fails, the three-phase short-circuit control can be executed using power from the secondary power supply circuit. That is, the induced voltage can be controlled even when the main power supply circuit (power supply circuit) fails.
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による電力変換装置100の概略構成図である。電力変換装置100は、主に車両に搭載される。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
電力変換装置100は、強電バッテリ1と、蓄電回路11、複数の半導体素子を含むインバータ12及び従電源回路10とを接続する強電ライン、及び、弱電バッテリ2と、制御回路21、主電源回路20、三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とを接続する弱電ラインを含む。また、電力変換装置100は、主電源回路20及び従電源回路10に接続するとともに出力部が三相短絡回路22に接続する第1電力供給回路30、主電源回路20及び従電源回路10に接続するとともに出力部が過電圧検知回路23に接続する第2電力供給回路40等を備える。なお、インバータ12は駆動モータ(図示しない)に接続されている。
The
強電バッテリ1は、車両の駆動時等にインバータ12を介して電力を駆動モータに供給する。また、車両の制動時において、強電バッテリ1には、駆動モータで発生した回生電流がインバータ12を介して供給され、これにより強電バッテリ1が充電される。なお、強電バッテリ1は、後述する従電源回路10にも電力供給可能に接続されている。
The
蓄電回路11は、例えば平滑コンデンサであり、強電バッテリ1とインバータ12とを接続するラインに、強電バッテリ1と並列に接続される。蓄電回路11は、インバータ12から供給された回生電流を蓄電することで、強電ラインの直流電圧を平滑化(リプル電圧を低減)して強電バッテリ1に供給する。
The
インバータ12は、強電バッテリ1の正極側に接続される複数の上アームの半導体素子12Aと、強電バッテリ1の負極側に接続される複数の下アームの半導体素子12Bとを含み、強電バッテリ1及び蓄電回路11から供給される直流電力を、モータを駆動するための交流電力に変換する。インバータ12の各半導体素子は、例えばIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子である。上アームの半導体素子12Aと下アームの半導体素子12Bとは、強電バッテリ1の正極側のラインと負極側のラインとの間で2段直列に接続され、上下アームの半導体素子を直列に接続した直列回路が3個並列に接続されている。図示しないが、各直列回路における上下アームの半導体素子を接続する接続中点は、駆動モータのステータのU相コイル、V相コイル及びW相コイルにそれぞれ接続されている。なお、インバータ12の各半導体素子のコレクタ-エミッタ間には、コレクタ側にカソード、エミッタ側にアノードが接続された不図示の還流ダイオードが接続されている。
The
インバータ12の各半導体素子のスイッチング動作は、後述する制御回路21により制御され、半導体素子のゲートにハイ信号のゲート信号が印加されると半導体素子は導通し、ロー信号のゲート信号が印加されると半導体素子は不導通となる。
The switching operation of each semiconductor element of the
従電源回路10は、トランス10Aを含み(図3)、トランス10Aの1次コイル側が強電バッテリ1に、2次コイル側が第1電力供給回路30及び第2電力供給回路40に接続されている。従電源回路10は、強電バッテリ1からの電力供給を受けて駆動し、強電ラインの電圧を所望の電圧に変換して、第1電力供給回路30及び第2電力供給回路40に電力を供給する。なお、従電源回路10は、過電圧が検知されていない通常状態においては起動しておらず、後述する過電圧検知回路23が過電圧を検知すると起動される。従電源回路10の詳細は後述する。
The secondary
弱電バッテリ2は、強電バッテリ1よりも電圧の低いバッテリであり、後述する制御回路21の信号発生回路21Aに電力を供給するとともに、主電源回路20を介して後述する制御回路21の駆動回路21C及び過電圧検知回路23等に電力を供給する。即ち、弱電バッテリ2は、主に制御系に電力を供給するバッテリである。
The low-
制御回路21は、弱電バッテリ2に接続し、弱電バッテリ2からの電力供給を受けてインバータ12の半導体素子12A,12Bの動作を制御する制御手段としての回路である。制御回路21は、信号発生回路21A、信号伝送回路21B及び駆動回路21Cから構成される。信号発生回路21Aは、弱電バッテリ2に接続し、弱電バッテリ2から供給される電力により動作する。信号発生回路21Aは、例えばモータ駆動用または回生電流抽出用のPWM信号を生成し、当該信号を制御信号として信号伝送回路21Bに出力する。信号伝送回路21Bは、信号発生回路21Aから受信した制御信号を駆動回路21Cに伝送する。駆動回路21Cは、後述する主電源回路20から供給される電力により動作し、信号伝送回路21Bから入力された制御信号に基づき、各半導体素子12A,12Bを所定のタイミングでオン及びオフさせる。これにより、強電バッテリ1から供給される直流電流はモータ駆動用の交流電流に変換され駆動モータに出力され、駆動モータからの回生電流は、直流電流に変換され強電ラインに供給される。
The
なお、制御回路21は、制御信号を生成し、出力できるものであれば、上記の構成に限られない。
Note that the
主電源回路20は、トランスを含み、当該トランスの1次コイル側が弱電バッテリ2に、2次コイル側が駆動回路(制御回路)21C、第1電力供給回路30及び第2電力供給回路40に接続されている。主電源回路20は、弱電バッテリ2からの電力供給を受けて動作し、弱電ラインの電圧を所望の電圧に変換して出力する。主電源回路20は、通常状態においても、後述する過電圧検知回路23が過電圧を検知した過電圧状態においても動作している。また、後述するように、主電源回路20は、通常状態において、駆動回路(制御回路)21Cに電力を供給するとともに、第2電力供給回路40を介して過電圧検知回路23に電力を供給する。一方、過電圧状態においては、第1電力供給回路30を介して三相短絡回路22に電力を供給するとともに、第2電力供給回路40を介して過電圧検知回路23に電力を供給する。
The main
三相短絡回路22は、制御回路21とインバータ12との間に介装され、後述する過電圧検知回路23が過電圧を検知した場合に、インバータ12の半導体素子12A,12Bを用いて三相短絡制御を実行する回路である。三相短絡回路22は、駆動回路21Cの出力部とインバータ12との接続をオンまたはオフするスイッチ22Aと、第1電力供給回路30の出力部と上アームの半導体素子12Aとの接続をオンまたはオフするスイッチ22Bと、グランド(不図示)と下アームの半導体素子12Bとの接続をオンまたはオフするスイッチ22Cとを有する。スイッチ22Aは、駆動回路21Cと上アームの半導体素子12Aとを繋ぐライン221上及び駆動回路21Cと下アームの半導体素子12Bとを繋ぐライン222上にそれぞれ設けられる。スイッチ22Aがオン状態の場合、駆動回路21Cから三相短絡回路22を介してインバータ12に電力が供給される。スイッチ22Bは、第1電力供給回路30の出力部から、スイッチ22Aよりも下流のライン221に接続するライン223上に設けられる。スイッチ22Bがオン状態の場合、後述する第1電力供給回路30から三相短絡回路22を介してインバータ12(上アームの半導体素子12A)に電力が供給される。スイッチ22Cは、スイッチ22Aよりも下流のライン222とグランドとを接続するライン224上に設けられる。三相短絡回路22の各スイッチ22A,22B,22Cは、後述する過電圧検知回路23からの過電圧検知信号を受信可能に構成され、過電圧検知信号が印加されることでオン、オフが切り替えられる。即ち、各スイッチ22A,22B,22Cの動作は、過電圧検知回路23により制御される。なお、スイッチ22A,22B,22Cの動作の詳細は後述する。
The three-phase
過電圧検知回路23は制御手段としての回路であり、通常状態において主電源回路20からの電力供給を受けて動作する。過電圧検知回路23は、強電ライン(蓄電回路11)の電圧を検出するとともに、蓄電回路11の電圧が基準電圧を超えた場合、過電圧として検知し、過電圧検知信号を出力する。ここでの基準電圧は、例えば、電圧上昇が継続されると強電ライン上の各部品の耐電圧を超える虞があるような電圧値に設定することができる。過電圧検知回路23は、過電圧を検知すると、従電源回路10、三相短絡回路22の各スイッチ22A,22B,22C、第1電力供給回路30及び第2電力供給回路40に過電圧検知信号を出力する。
The
第1電力供給回路30は、主電源回路20に接続する回路と、従電源回路10に接続する回路とが、三相短絡回路22に並列に接続されている。主電源回路20から三相短絡回路22に接続する回路上には、主電源回路20と三相短絡回路22とを接続または遮断するスイッチ30Aが設けられている。また、従電源回路10から三相短絡回路22に接続する回路上には、従電源回路10と三相短絡回路22とを接続または遮断するスイッチ30Bが設けられている。第1電力供給回路30の出力部は、三相短絡回路22のスイッチ22Bが設けられているライン223に接続している。従って、スイッチ30A及びスイッチ22Bがオンされると主電源回路20と三相短絡回路22とが導通し、スイッチ30B及びスイッチ22Bがオンされると従電源回路10と三相短絡回路22とが導通する。即ち、第1電力供給回路30は、三相短絡回路22に、主電源回路20だけでなく従電源回路10からも電力を供給可能に構成されている。第1電力供給回路30の各スイッチ30A,30Bは、過電圧検知回路23からの過電圧検知信号を受信可能に構成され、過電圧検知信号が印加されることでオン、オフが切り替えられる。即ち、各スイッチ30A,30Bの動作は、過電圧検知回路23により制御される。なお、第1電力供給回路30の各スイッチ30A,30Bの動作の詳細は後述する。
In the first
第2電力供給回路40は、主電源回路20に接続する回路と、従電源回路10に接続する回路とが、過電圧検知回路23に並列に接続されている。主電源回路20から過電圧検知回路23に接続する回路上には、主電源回路20と過電圧検知回路23とを接続または遮断するスイッチ40Aが設けられている。また、従電源回路10から過電圧検知回路23に接続する回路上には、従電源回路10と過電圧検知回路23とを接続または遮断するスイッチ40Bが設けられている。スイッチ40Aがオンされると主電源回路20と過電圧検知回路23とが導通し、スイッチ40Bがオンされると従電源回路10と過電圧検知回路23とが導通する。即ち、第2電力供給回路40は、過電圧検知回路23に、主電源回路20だけでなく従電源回路10からも電力を供給可能に構成されている。第2電力供給回路40の各スイッチ40A,40Bは、過電圧検知回路23からの過電圧検知信号を受信可能に構成され、過電圧検知信号が印加されることでオン、オフが切り替えられる。即ち、各スイッチ40A,40Bは、過電圧検知回路23により制御される。なお、第2電力供給回路40の各スイッチ40A,40Bの動作の詳細は後述する。
In the second
次に、図1及び図2を参照して、通常状態及び過電圧状態における電力変換装置100のスイッチ制御を説明する。
Next, switch control of the
過電圧検知回路23により過電圧が検知されていない通常状態においては、図1に示すように、三相短絡回路22のスイッチ22Aはオン、スイッチ22B及びスイッチ22Cはオフにされている。従って、インバータ12の各半導体素子12A,12Bのオン及びオフは、信号発生回路21Aの制御信号(PWM信号)に基づき駆動回路21Cにより制御される。これにより、強電バッテリ1から供給される直流電流は交流電流に変換され駆動モータに出力され、駆動モータからの回生電流は、直流電流に変換され強電ラインに供給される。なお、前述のとおり、駆動回路21Cは、主電源回路20からの電力により動作する。
In a normal state in which no overvoltage is detected by the
また、通常状態においては、図1に示すように、第1電力供給回路30のスイッチ30Aはオン、スイッチ30Bはオフ、第2電力供給回路40のスイッチ40Aはオン、スイッチ40Bはオフにされている。スイッチ30B及びスイッチ40Bがオフされているため、従電源回路10と三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とは導通しない。なお、通常状態においては、従電源回路10は起動していない。一方、スイッチ40Aがオンされているため、主電源回路20から過電圧検知回路23に電力が供給されており、これにより過電圧検知回路23は動作する。なお、通常状態において、スイッチ30Aはオンされているが、三相短絡回路22のスイッチ22Bがオフにされている。従って、通常状態において、第1電力供給回路30から三相短絡回路22に電力は供給されない。
In the normal state, as shown in FIG. 1, the
以上のように、通常状態においては、制御手段(制御回路21、過電圧検知回路23)を駆動する電力は主に主電源回路20から供給される。
As described above, in the normal state, power for driving the control means (control
図2は、過電圧状態における電力変換装置100を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing
過電圧検知回路23により過電圧が検知されている過電圧状態においては、過電圧検知回路23からの過電圧検知信号により、従電源回路10が起動されるとともに、三相短絡回路22のスイッチ22Aはオフに、スイッチ22B及びスイッチ22Cはオンに切り替えられる。また、過電圧検知回路23からの過電圧検知信号により、第1電力供給回路30のスイッチ30A及びスイッチ30B、第2電力供給回路40のスイッチ40A及びスイッチ40Bはいずれもオンに制御される。
In an overvoltage state in which an overvoltage is detected by the
上記の通り、過電圧状態においては、制御回路21(駆動回路21C)とインバータ12とを接続するライン221,222上のスイッチ22Aがオフに切り替えられるため、インバータ12の制御用の電力は、制御回路21からは供給されない。一方、第1電力供給回路30のスイッチ30Aとスイッチ30B及び三相短絡回路22のスイッチ22Bがいずれもオンに制御されるため、上アームの半導体素子12Aには、主電源回路20及び従電源回路10のうち、出力電圧の高い方から制御用の電力が供給される。この時、上アームの半導体素子12Aは、いずれもオン(導通状態)になるように制御される。また、三相短絡回路22のスイッチ22Cがオンに制御されるため、下アームの半導体素子12Bのゲートはグランドに接続され、下アームの半導体素子12Bはいずれもオフ(不導通状態)となる。即ち、過電圧状態においては、上アームの半導体素子12Aはすべてオンに、下アームの半導体素子12Bはすべてオフとされるため、インバータ12の内部回路(上アームの半導体素子12A)が三相短絡された状態となる。これにより、回生電流に起因する直流電流が蓄電回路11に供給されなくなり、過電圧が抑制される。このように、過電圧状態においては、三相短絡回路22が制御手段としての機能を有し、三相短絡回路22により、インバータ12の半導体素子12A,12Bを用いた三相短絡制御が実行される。
As described above, in an overvoltage state, the
また、過電圧状態においては、第2電力供給回路40のスイッチ40A及びスイッチ40Bはいずれもオンに制御されるため、過電圧検知回路23を駆動する電力が主電源回路20及び従電源回路10のうち、出力電圧の高い方から供給される。
In addition, in the overvoltage state, both the
なお、本実施形態では、主電源回路20の出力電圧が従電源回路10の出力電圧よりも高くなるように設定される。従って、過電圧状態においても、三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に対し、主電源回路20から電力が供給される。但し、必ずしもこれに限られず、過電圧状態においては、従電源回路10の出力電圧を主電源回路20の出力電圧よりも高くして、従電源回路10から三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に対し、電力を供給してもよい。また、過電圧状態において主電源回路20及び従電源回路10の両方から電力が供給されるように、主電源回路20と従電源回路10の出力電圧が等電圧になるように設定してもよい。
In this embodiment, the output voltage of the main
以上のとおり、通常状態においては、主電源回路20からの電力により制御手段としての駆動回路21C(制御回路21)及び過電圧検知回路23が動作する。一方、過電圧状態においては、制御手段としての三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に主電源回路20及び従電源回路10のうち、出力電圧の高い方から電力が供給され、三相短絡回路22により三相短絡制御が実行される。
As described above, in the normal state, the power from the main
ところで、弱電電源(弱電バッテリ)から供給される電力により動作する制御手段を備える電力変換装置において、電源回路が一つしかないと、電源回路が失陥した場合に誘起電圧を制御できなくなる虞がある。 By the way, in a power converter equipped with a control means operated by power supplied from a weak power supply (weak power battery), if there is only one power supply circuit, there is a possibility that the induced voltage cannot be controlled if the power supply circuit fails. be.
これに対し、本実施形態の電力変換装置100は、弱電バッテリ2に接続する主電源回路20と、強電バッテリ1に接続する従電源回路10とを備える。また、三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に、主電源回路20だけでなく従電源回路10からも電力を供給可能に構成された電力供給回路30,40を備える。従って、主電源回路20(電源回路)が失陥した場合でも、従電源回路10から三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に電力を供給することができ、従電源回路10からの電力により三相短絡制御を実行することができる。即ち、主電源回路(電源回路)が失陥した場合にも誘起電圧を制御することができる。
On the other hand, the
また、弱電電源(弱電バッテリ)が異常である場合にも制御手段に電力を供給できるように、電源回路を強電バッテリに接続して、強電バッテリから制御系の弱電ラインに電力を供給する場合、電源回路が大きなノイズを発生させてしまう虞がある。そのため、ノイズを抑制するためのフィルター回路等を設ける必要があり、回路規模が増大する。これに対し、本実施形態の電力変換装置100は、過電圧状態等の異常状態においてのみ、従電源回路10から弱電ラインへの電力供給を可能にしている。そして、通常状態においては従電源回路10と弱電ラインとを遮断し、弱電バッテリ2及び主電源回路20から弱電ラインに電力を供給する。従って、ノイズを抑制するための回路を別途設ける必要がなく、回路規模の増大を抑制できる。
Also, in order to supply power to the control means even when the weak power source (weak power battery) is abnormal, when the power supply circuit is connected to the strong power battery and power is supplied from the strong power battery to the weak power line of the control system, There is a risk that the power supply circuit will generate a large amount of noise. Therefore, it is necessary to provide a filter circuit or the like for suppressing noise, which increases the circuit scale. On the other hand, the
また、電源回路を強電バッテリに接続して、電源回路から強電ライン及び弱電ラインの両方に電力を供給する場合、電力変換装置の消費電力をすべて賄う必要があり、回路規模が増大する。これに対し、本実施形態の電力変換装置100は、2つの電源回路10,20を備えるため、1つの電源回路がすべての消費電力を賄う必要がなく、回路規模の増大を抑制できる。
Moreover, when the power supply circuit is connected to a high-voltage battery and power is supplied from the power supply circuit to both the high-voltage line and the low-voltage line, it is necessary to cover all the power consumption of the power converter, which increases the circuit scale. On the other hand, since the
以下、従電源回路10及び電力供給回路30,40の詳細を説明する。
Details of the secondary
図3は、従電源回路10の一例を示す図である。図3に示すように、本実施形態の従電源回路10は、トランス10A、スイッチング素子10B、整流ダイオード10C及び平滑コンデンサ10Dから構成される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the secondary
トランス10Aは、1次コイルが強電バッテリ1に接続するライン101とスイッチング素子10Bとに接続し、2次コイルが第1電力供給回路30及び第2電力供給回路40に接続するライン102と接地されたライン103とに接続される。
The
スイッチング素子10Bは、例えばトランス10Aへの通電をオン及びオフするトランジスタ(MOSFET)により構成され、第1端子(ソース)は接地され、第2端子(ドレイン)はトランス10Aの1次コイルに接続している。過電圧検知回路23からの過電圧検知信号がスイッチング素子10Bのゲートに印加されると従電源回路10が起動し、過電圧検知信号によりスイッチング素子10Bのオン及びオフが制御される。スイッチング素子10Bがオン及びオフ制御されることで、トランス10Aの1次コイル側の電圧が制御され、従電源回路10の出力電圧が制御される。
The switching
整流ダイオード10Cは、トランス10Aの2次コイルに接続するライン102上に設けられ、平滑コンデンサ10Dは、ライン102とライン103間に、トランス10Aに対し並列に設けられる。整流ダイオード10Cは、トランス10Aの2次コイル側電流の片方向の電流だけを通し、これにより、平滑コンデンサ10Dが充電される。平滑コンデンサ10Dは、整流ダイオード10Cを流れる電流を充電し、ライン102とライン103との間に出力電圧(従電源回路10の出力電圧)を発生させる。
The
以上のとおり、従電源回路10は、過電圧検知信号が印加されると起動され、過電圧検知信号によりスイッチング素子10Bがオン及びオフされることで出力電圧が制御される。このように、従電源回路10は、過電圧が検知された場合にのみ起動され、通常状態においては停止しているため、無駄な電力消費を抑制することができる。また、通常状態におけるノイズの発生を抑制することができる。
As described above, the secondary
図4は、第1電力供給回路30の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the first
図4に示すように、本実施形態の第1電力供給回路30は、トランジスタ(MOSFET)によるスイッチング素子301A,302A,301B,302Bにより構成される。
As shown in FIG. 4, the first
スイッチング素子301A,302Aは第1電力供給回路30のスイッチ30Aであり、主電源回路20の出力部に接続するライン301と、第1電力供給回路30の出力部との間に直列に設けられる。なお、前述のとおり、第1電力供給回路30の出力部は、三相短絡回路22のスイッチ22Bを備えるライン223に接続している。
The
スイッチング素子301Aの第1端子(ソース)はスイッチング素子302Aの第2端子(ドレイン)に接続し、第2端子(ドレイン)は主電源回路20の出力部に接続するライン301に接続している。スイッチング素子302Aの第1端子(ソース)は、電力供給回路30の出力部(ライン223)に接続し、スイッチング素子302Aの第2端子(ドレイン)はスイッチング素子301Aの第1端子(ソース)に接続している。スイッチング素子301A,302Aは、通常状態においてオンにされている。また、過電圧状態において、過電圧検知回路23から過電圧検知信号が印加された状態においてもオンに制御される。即ち、第1電力供給回路30の主電源回路20側のスイッチ30Aは、常にオンにされている。
The first terminal (source) of the switching element 301A is connected to the second terminal (drain) of the
スイッチング素子301B,302Bは第1電力供給回路30のスイッチ30Bであり、従電源回路10の出力部に接続するライン302と、第1電力供給回路30の出力部との間に直列に設けられる。スイッチング素子301Bの第1端子(ソース)はスイッチング素子302Bの第2端子(ドレイン)に接続し、第2端子(ドレイン)は主電源回路20の出力部に接続するライン302に接続している。スイッチング素子302Bの第1端子(ソース)は、第1電力供給回路30の出力部(ライン223)に接続し、スイッチング素子302Bの第2端子(ドレイン)はスイッチング素子301Bの第1端子(ソース)に接続している。スイッチング素子301B,302Bは、通常状態においてオフにされている。スイッチング素子301B,302Bのゲートに過電圧検知回路23から過電圧検知信号が印加されると、スイッチング素子301B,302Bはオンに切り替えられる。即ち、第1電力供給回路30の従電源回路10側のスイッチ30Bは、通常状態においてオフ、過電圧状態においてオンに制御される。
The switching
以上のように、第1電力供給回路30をトランジスタによるスイッチング素子301A,302A,301B,302Bにより構成しているため、主電源回路20及び従電源回路10と三相短絡回路22とを自由に接続及び遮断することができる。後述するように、通常状態においても従電源回路10を起動させておくことも可能であるが、このような場合にも、第1電力供給回路30をスイッチング素子により構成することで、主電源回路20の出力電圧と従電源回路10の出力電圧の大きさに関わらず、通常状態において主電源回路20側のみを導通させることができる。
As described above, since the first
なお、ここでは第1電力供給回路30を用いて電力供給回路を説明したが、第1電力供給回路30と第2電力供給回路40とは、出力先が異なるだけで、回路構成は同一のものを用いることができる。即ち、第2電力供給回路40のスイッチ40A及びスイッチ40Bも、それぞれ2つのスイッチング素子により構成され、主電源回路20側のスイッチ40Aは、常にオンにされ、従電源回路10側のスイッチ40Bは、通常状態においてオフ、過電圧状態においてオンに制御される。なお、前述のとおり、第2電力供給回路40の出力部は、過電圧検知回路23に接続される。
Although the power supply circuit has been described using the first
上記した第1実施形態の電力変換装置100によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the
電力変換装置100は、弱電バッテリ2に接続される主電源回路20と、強電バッテリ1に接続される従電源回路10とを備える。また、電力変換装置100は、三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に、主電源回路20だけでなく従電源回路10からも電力を供給可能に構成された電力供給回路30,40を備える。これにより、主電源回路20が失陥した場合にも、従電源回路10からの電力により三相短絡制御を実行することができる。即ち、主電源回路20が失陥した場合にも誘起電圧を制御することができる。
The
また、弱電バッテリ2に接続される主電源回路20と、強電バッテリ1に接続される従電源回路10とを備えるため、1つの電源回路がすべての消費電力を賄う必要がなく、回路規模の増大を抑制できる。
In addition, since the main
電力変換装置100は、電力供給回路30,40が、スイッチングにより主電源回路20及び従電源回路10と三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とを接続又は遮断可能に構成される。そして、通常状態の場合、主電源回路20と過電圧検知回路23とを接続し、主電源回路20から過電圧検知回路23に電力を供給するとともに、主電源回路20と三相短絡回路22、及び従電源回路10と三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とを遮断する。一方、過電圧検知回路23が過電圧を検知すると、主電源回路20及び従電源回路10の両方を三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に接続し、主電源回路及び前記従電源回路の一方から前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に電力を供給する。このように、過電圧状態等の異常状態においてのみ、強電バッテリ1に接続された従電源回路10と弱電ライン上の三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とを接続し、通常状態においては従電源回路10と弱電ラインとの接続を遮断している。従って、ノイズを抑制するための回路を別途設ける必要がなく、回路規模の増大を抑制できる。
The
電力変換装置100は、電力供給回路30,40が、トランジスタによるスイッチング素子により構成される。主電源回路20及び従電源回路10と三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とを自由に接続及び遮断することができる。従って、通常状態において従電源回路10を起動させているような場合にも、主電源回路20の出力電圧と従電源回路10の出力電圧の大きさに関わらず、主電源回路20側のスイッチのみを導通させることができる。即ち、通常状態において従電源回路10のノイズの発生を抑制することができる。
In the
電力変換装置100は、従電源回路10が、トランス10Aと、トランス10Aの1次コイルに接続するスイッチング素子10Bとを含み、過電圧検知信号によりスイッチング素子10Bがオン及びオフされることで従電源回路10の出力電圧が制御される。このように、過電圧検知信号に基づきスイッチング素子により従電源回路10の出力電圧が制御されるため、通常状態における無駄な電力消費を抑制することができる。
In the
電力変換装置100は、過電圧検知回路23が過電圧を検知すると従電源回路10が駆動される。このように、従電源回路10は、過電圧が検知された場合にのみ駆動され、通常状態においては停止しているため、無駄な電力消費を抑制することができる。また、通常状態におけるノイズの発生を抑制することができる。
In the
なお、本実施形態においては、従電源回路10は、過電圧が検知された場合にのみ駆動され、通常状態においては停止している構成としたが、必ずしもこれに限られない。即ち、通常状態においても従電源回路10を駆動する構成であってもよい。この場合、好ましくは、通常状態においても従電源回路10を駆動しておいて、過電圧検知回路23が過電圧を検知するとスイッチング素子10Bのスイッチング周波数を増加させるように構成する。これにより、従電源回路10の応答性が向上する。
In this embodiment, the secondary
また、例えば、従電源回路10を図5に示すように、トランス10Aの2次コイルに接続するとともに定電圧を発生させるツェナーダイオード10Eと、強電バッテリ1に接続するライン101と第1電力供給回路30及び第2電力供給回路40に接続するライン102とを繋ぐライン上の抵抗10Fとをさらに設けた構成にしてもよい。この場合、過電圧検知回路23が過電圧を検知すると、スイッチング素子10Bがオン及びオフされることで変換された電圧に、ツェナーダイオード10Eにより発生する定電圧が印加された電圧が従電源回路10から出力される。また、通常状態において、スイッチング素子10Bが停止している状態であってもツェナーダイオード10Eにより定電圧が発生するため、通常状態においても平滑コンデンサ10Dが充電される。従って、従電源回路10のノイズが抑制されるとともに、過電圧が検知された場合における従電源回路10の応答性が向上する。
Further, for example, as shown in FIG. 5, the secondary
また、本実施形態においては、電力供給回路30,40を主電源回路20の出力部に接続するライン上の2つのスイッチング素子と、従電源回路10の出力部に接続するライン上の2つのスイッチング素子とにより構成しているが、必ずしもこれに限られない。主電源回路20及び従電源回路10と三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とを接続及び遮断することができれば、これ以外の構成であってもよい。
In this embodiment, two switching elements on the line connecting the
また、電力供給回路30,40は、スイッチング素子を有しない構成であってもよい。例えば、図6に示すように、第1電力供給回路30は、主電源回路20の出力部に接続するライン301上のダイオード30Cと、従電源回路10の出力部に接続するライン302上のダイオード30Dとが並列に接続されるとともに、これらダイオード30C,30Dの出力部が三相短絡回路22(ライン223)に接続される構成であってもよい。同様に、第2電力供給回路40も、主電源回路20の出力部に接続するライン301上のダイオードと、従電源回路10の出力部に接続するライン302上のダイオードとが並列に接続されるとともに、これらダイオードの出力部が過電圧検知回路23に接続される構成であってもよい。これらの場合、通常状態において、従電源回路10の出力電圧は、主電源回路20の出力電圧よりも低く制御する。これにより、電力供給回路30,40は、通常状態において主電源回路20側からの電力のみが導通可能となり、通常状態において主電源回路20からのみ過電圧検知回路23に電力が供給される。なお、通常状態において、三相短絡回路22のスイッチ22Bはオフされているため、通常状態においても第1電力供給回路30から三相短絡回路22に電力供給はされない。図6に示す回路であっても、主電源回路20が失陥した場合には、従電源回路10から三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に電力供給可能である。また、図6に示す回路においても、通常状態において従電源回路10からは弱電ライン(制御回路21、三相短絡回路22、過電圧検知回路23)に電力が供給されないため、通常状態における従電源回路10のノイズの発生を抑制することができる。
Also, the
また、図7に示すように、第1電力供給回路30は、主電源回路20の出力部に接続するライン301と従電源回路10の出力部に接続するライン302とを三相短絡回路22のライン223に並列に接続させた回路であってもよい。同様に、第2電力供給回路40も、主電源回路20の出力部に接続するライン301と従電源回路10の出力部に接続するライン302とを、過電圧検知回路23に並列に接続させた回路であってもよい。これらの場合、通常状態において、従電源回路10の出力電圧は、主電源回路20の出力電圧よりも低く制御される。これにより、電力供給回路30,40は、通常状態において主電源回路20側からの電力のみが導通可能となり、通常状態において主電源回路20からのみ過電圧検知回路23に電力が供給される。なお、通常状態において、三相短絡回路22のスイッチ22Bはオフされているため、通常状態においても第1電力供給回路30から三相短絡回路22に電力供給はされない。図7に示す回路であっても、主電源回路20が失陥した場合には、従電源回路10から三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に電力供給可能である。また、図7に示す回路であっても、通常状態において従電源回路10からは弱電ライン(制御回路21、三相短絡回路22、過電圧検知回路23)に電力が供給されないため、通常状態における従電源回路10のノイズの発生を抑制することができる。
7, the first
また、本実施形態においては、三相短絡回路22へ電力を供給する第1電力供給回路30と、過電圧検知回路23に電力を供給する第2電力供給回路40とを別々の回路としたが、第1電力供給回路30と第2電力供給回路40とを一つの電力供給回路にしてもよい。この場合、電力供給回路の出力部は、三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に接続される。
Further, in the present embodiment, the first
また、本実施形態においては、過電圧状態において、上アームの半導体素子12Aをすべてオンにし、下アームの半導体素子12Bをすべてオフにする構成としたが、三相短絡制御を実行可能であれば、これに限られない。即ち、過電圧状態において、上アームの半導体素子12Aをすべてオフにし、下アームの半導体素子12Bをすべてオンにするように回路を組んでもよい。
In the present embodiment, in an overvoltage state, all the
(第2実施形態)
図8及び図9を参照して、第2実施形態の電力変換装置100を説明する。なお、第1実施形態と同様の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Second embodiment)
A
図8は、第2実施形態の電力変換装置100の概略構成図である。第2実施形態では、第2の信号伝送回路211Bを備える点、リレー50を備える点、及び制御回路21が、所定の場合に従電源回路駆動信号による従電源回路駆動制御及び/またはリレーカット制御を実行する点が第1実施形態と異なる。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the
図8に示すように、本実施形態の電力変換装置100においては、強電バッテリ1と蓄電回路11との間に介装されたリレー50を備える。
As shown in FIG. 8 , the
本実施形態の電力変換装置100においては、制御回路21の信号発生回路21Aは、モータ回転数が基準回転数を超えた場合等、所定の場合に従電源回路起動信号を生成し、当該信号を制御信号として、第2の信号伝送回路211Bに出力する(従電源回路駆動信号による従電源回路駆動制御)。また、制御回路21の信号発生回路21Aは、上位装置である不図示の車両コントローラからリレーカット信号を受信した場合、リレーカット信号を第2の信号伝送回路211B及びリレー50に出力する。なお、第2の信号伝送回路211Bは、PWM信号を受信する信号伝送回路21Bとは別に構成される。第2の信号伝送回路211Bは、信号発生回路21Aから受信した従電源回路起動信号を従電源回路10に、リレーカット信号を従電源回路10、三相短絡回路22、第1電力供給回路30及び第2電力供給回路40に出力する。従電源回路10は、従電源回路起動信号またはリレーカット信号が入力されると起動し、第1電力供給回路30及び第2電力供給回路40の各スイッチ30A,30B,40A,40Bは、リレーカット信号に基づきオン及びオフが切り替えられる。リレー50は信号発生回路21Aからリレーカット信号が入力されるとオフに切り替えられる。
In the
以下、図8及び図9を参照して、従電源回路駆動信号による従電源回路駆動制御及びリレーカット制御における電力変換装置100のスイッチ制御を説明する。なお、以下の説明は過電圧検知回路23が過電圧を検知していない場合を前提とする。
Switch control of the
図9は、リレーカット制御が実行されている場合における電力変換装置100を示す回路図である。
FIG. 9 is a circuit diagram showing
リレーカット制御が実行されていない場合、図8に示すように、リレー50はオン、第1電力供給回路30のスイッチ30Aはオン、スイッチ30Bはオフ、第2電力供給回路40のスイッチ40Aはオン、スイッチ40Bはオフ状態である。なお、過電圧が検知されていないので、三相短絡回路22のスイッチ22Aはオン、スイッチ22B及びスイッチ22Cはオフ状態である。従って、リレーカット制御が実行されていない場合、主電源回路20から駆動回路21C及び過電圧検知回路23に電力が供給される。
When the relay cut control is not executed, as shown in FIG. 8, the
制御回路21の信号発生回路21Aは、所定の場合に従電源回路起動信号を生成し、当該信号を制御信号として、第2の信号伝送回路211Bに出力する。第2の信号伝送回路211Bは、従電源回路起動信号を受信すると、従電源回路10に当該信号を送信し、従電源回路10を駆動する(従電源回路駆動信号による従電源回路駆動制御)。なお、従電源回路起動信号を生成する所定の場合とは、前述の通り、モータ回転数が基準回転数を超えた場合等である。基準回転数は、前述の通り、例えば、モータ回転数の上昇が継続されると、モータ誘起電圧による電圧上昇により強電ラインの電圧が強電ライン上の各部品の耐電圧を超える虞があるようなモータ回転数に設定することができる。このような場合には、過電圧検知や後述のリレーカット制御による三相短絡制御が実行される可能性が高いため、予め従電源回路を駆動しておくことで、従電源回路10の応答性を向上させることができる。
The
また、制御回路21の信号発生回路21Aは、車両コントローラからリレーカット信号を受信すると、リレーカット制御を開始する。なお、リレーカット信号は、過電圧が予想される場合や、車両を強制的に停止しなければならないような場合等に生成される。リレーカット制御が実行されると、図9に示すように、信号発生回路21Aからのリレーカット信号によりリレー50はオフされる。これにより、強電バッテリ1から強電ラインへの電力供給が遮断される。また、従電源回路10が駆動していない場合、第2の信号伝送回路211Bからのリレーカット信号が従電源回路10に入力されると、従電源回路10は駆動される。なお、従電源回路起動信号により既に従電源回路10が駆動されている場合には、従電源回路10はそのまま動作を継続する。さらに、第2の信号伝送回路211Bからのリレーカット信号により、第1電力供給回路30のスイッチ30A及び第2電力供給回路40のスイッチ40Aはオン状態が継続され、第1電力供給回路30のスイッチ30B及び第2電力供給回路40のスイッチ40Bはオンに切替えられ、三相短絡回路22のスイッチ22Aがオフに、スイッチ22B及びスイッチ22Cがオンに切り替えられる。これにより、過電圧検知回路23及び三相短絡回路22には、主電源回路20及び従電源回路10のどちらからも電力供給が可能な状態となり、主電源回路20及び従電源回路10のうち、出力電圧の高い方から過電圧検知回路23に電力が供給される。また、第1電力供給回路30から三相短絡回路22へ電力供給が行われるとともに、上アームの半導体素子12Aは、いずれもオン(導通状態)になるように制御される。即ち、上アームの半導体素子12Aがいずれもオン、下アームの半導体素子12Bはすべてオフとなる三相短絡制御が実行される。
Further, the
このように、リレーカット制御の実行時においては、三相短絡制御が実行され、過電圧状態になることが防止される。また、リレーカット制御の実行時においては、強電バッテリ1からの直流電流が蓄電回路11に供給されなくなるとともに、蓄電回路11からインバータ12及び従電源回路10に電力が供給される。これにより、蓄電回路11の電力が消費され、過電圧状態になることが防止される。
In this way, when relay cut control is executed, three-phase short-circuit control is executed to prevent an overvoltage state. Further, when the relay cut control is executed, the DC current from the high-
以上のとおり、第2実施形態の電力変換装置100においては、所定の場合に制御回路21が従電源回路起動信号を出力し、従電源回路10を駆動させる、従電源回路駆動信号による従電源回路駆動制御を実行する。また、第2実施形態の電力変換装置100においては、強電バッテリ1と蓄電回路11との間に介装されたリレー50を備え、制御回路21はリレーカット信号を受信すると、リレーカット制御を実行する。
As described above, in the
上記した第2実施形態の電力変換装置100によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the
電力変換装置100は、強電バッテリ1と蓄電回路11との間に介装されたリレー50を備え、制御回路21は、所定の場合に、リレー50に対し、強電バッテリ1からの直流電力を遮断するリレーカット制御を実行する。そして、リレーカット制御が実行されると、主電源回路20及び従電源回路10の両方を三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に接続し、主電源回路20及び従電源回路10の一方から三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に電力を供給する。これにより、主電源回路20が失陥した場合にも、従電源回路10からの電力により三相短絡回路22及び過電圧検知回路23を駆動することができる。即ち、主電源回路20が失陥した場合にも、三相短絡制御及び過電圧の検知を行うことができ、誘起電圧を制御することができる。
The
電力変換装置100は、過電圧検知回路23が過電圧を検知しておらず、且つリレーカット制御が実行されていない場合、電力供給回路30,40が、主電源回路20と過電圧検知回路23とを接続するとともに、主電源回路20と三相短絡回路22、及び従電源回路10と三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とを遮断する。一方、リレーカット制御が実行されている場合、電力供給回路30,40が主電源回路20及び従電源回路10の両方を三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に接続する。このように、リレーカット制御が実行されている場合にのみ、強電バッテリ1に接続された従電源回路10を弱電ライン上の三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に接続し、リレーカット制御が実行されていない場合においては従電源回路10と弱電ラインとの接続を遮断している。これにより、リレーカット制御を実行していない場合における従電源回路10のノイズの発生を抑制することができる。従って、ノイズを抑制するための回路を別途設ける必要がなく、回路規模の増大を抑制できる。
In the
電力変換装置100は、制御回路21が、モータ回転数が基準回転数を超えた場合に従電源回路を駆動する。このように、モータ誘起電圧が増加するモータ高回転時(基準回転数を超えた場合)に従電源回路10を予め駆動しておくため、従電源回路10の応答性を向上させることができる。また、モータが基準回転数以下の場合には従電源回路10を駆動しないため、従電源回路10のノイズの発生を抑制することができる。従って、ノイズを抑制するための回路を別途設ける必要がなく、回路規模の増大を抑制できる。
In the
電力変換装置100は、過電圧検知回路23が過電圧を検知した場合、モータ回転数が基準回転数を超えた場合、または制御回路21がリレーカット制御を実行する場合に従電源回路10が駆動される。このように、従電源回路10は、過電圧が検知された場合、モータ回転数が基準回転数を超えた場合、またはリレーカット制御を実行する場合にのみ駆動され、それ以外の場合には停止しているため、無駄な電力消費を抑制することができる。また、過電圧が検知されていない場合、モータ回転数が基準回転数以下の場合、及びリレーカット制御を実行していない場合における従電源回路10のノイズの発生を抑制することができる。
In the
なお、本実施形態においては、従電源回路駆動信号による従電源回路駆動制御とリレーカット制御の両方を行う構成としたが、必ずしもこれに限られず、従電源回路駆動信号による従電源回路駆動制御とリレーカット制御の一方のみを行う構成であってもよい。 In the present embodiment, both the secondary power circuit drive control and the relay cut control are performed by the secondary power circuit drive signal, but this is not necessarily the case. The configuration may be such that only one of the relay cut controls is performed.
また、本実施形態においては、従電源回路10は、過電圧が検知された場合、モータ回転数が基準回転数を超えた場合、またはリレーカット制御を実行する場合にのみ駆動され、それ以外の場合には停止している構成としたが、必ずしもこれに限られない。即ち、過電圧が検知されておらず、モータ回転数が基準回転数以下であって、且つリレーカット制御が実行されていない場合においても従電源回路10を駆動する構成であってもよい。この場合、まず、従電源回路10を駆動しておいて、リレーカット制御が実行される場合、モータ回転数が基準回転数を超えた場合、または過電圧検知回路23が過電圧を検知した場合に、従電源回路10のスイッチング素子10Bのスイッチング周波数を増加させる構成が好ましい。これにより、従電源回路10の応答性が向上する。
Further, in the present embodiment, the secondary
また、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、従電源回路10を図5に示すツェナーダイオード10Eを備えた構成にしてもよい。この場合、リレーカット制御が実行される場合、モータ回転数が基準回転数を超えた場合、または過電圧検知回路23が過電圧を検知した場合に、スイッチング素子10Bがオン及びオフされることで変換された電圧に、ツェナーダイオード10Eにより発生する定電圧が印加された電圧が従電源回路10から出力される。
Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the secondary
また、本実施形態においても、電力供給回路30,40は、主電源回路20及び従電源回路10と三相短絡回路22及び過電圧検知回路23とを接続及び遮断することができれば、どのような構成であってもよい。また、例えば、図6に示すダイオードを並列に接続した回路、または図7に示す電力供給回路30,40の出力部に主電源回路20の出力部と従電源回路10の出力部を並列に接続させた回路であってもよい。これらの場合、リレーカット制御が実行されておらず且つ過電圧が検知されていない場合、従電源回路10の出力電圧は、主電源回路20の出力電圧よりも低く制御される。
Also, in the present embodiment, the
また、本実施形態においても、リレーカット制御が実行される場合に、三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に対し、主電源回路20から電力が供給されるように、主電源回路20の出力電圧が従電源回路10の出力電圧よりも高くなるように設定されるが、必ずしもこれに限られない。例えば、リレーカット制御が実行される場合においては、主電源回路20の出力電圧を従電源回路10の出力電圧より低く設定してもよい。即ち、リレーカット制御が実行される場合、過電圧検知回路23に、主電源回路20及び従電源回路10の一方から電力が供給される構成であればよい。このような場合でも、主電源回路20が失陥した場合には、従電源回路10から三相短絡回路22及び過電圧検知回路23に電力を供給できる。即ち、主電源回路20が失陥した場合にも誘起電圧を制御することができる。
Also in the present embodiment, when the relay cut control is executed, the output of the main
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments merely show a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the specific configurations of the above embodiments. do not have.
上記した各実施形態は、それぞれ単独の実施形態として説明したが、適宜組み合わせてもよい。 Although each of the above-described embodiments has been described as an independent embodiment, they may be combined as appropriate.
1、強電バッテリ,2、弱電バッテリ,10、従電源回路,11、蓄電回路,12、インバータ,12A、上アームの半導体素子,12B、下アームの半導体素子,20、主電源回路,21、制御回路,22、三相短絡回路,23、過電圧権利回路,30、第1電力供給回路(電力供給回路),40、第2電力供給回路(電力供給回路),50、リレー,100、電力変換装置 1, heavy electric battery, 2, weak electric battery, 10, secondary power supply circuit, 11, storage circuit, 12, inverter, 12A, upper arm semiconductor element, 12B, lower arm semiconductor element, 20, main power supply circuit, 21, control Circuit, 22, three-phase short circuit, 23, overvoltage right circuit, 30, first power supply circuit (power supply circuit), 40, second power supply circuit (power supply circuit), 50, relay, 100, power converter
Claims (15)
弱電バッテリと、
前記強電バッテリから供給される直流電力を蓄電し平滑する蓄電回路と、
前記強電バッテリ及び前記蓄電回路から供給される直流電力を、モータを駆動するための交流電力に変換する複数の半導体素子と、
前記半導体素子の動作を制御する制御回路と、
前記蓄電回路の電圧が基準電圧を超えた場合に、前記蓄電回路での過電圧を検知する過電圧検知回路と、
前記過電圧検知回路が過電圧を検知した場合に、前記半導体素子を用いて三相短絡制御を実行する三相短絡回路と、
前記弱電バッテリに接続される主電源回路と、
前記強電バッテリに接続される従電源回路と、
前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に、前記主電源回路だけでなく前記従電源回路からも電力を供給可能に構成された電力供給回路と、
を備え、
前記複数の半導体素子は、前記強電バッテリの正極側に接続される複数の上アームの半導体素子と、前記強電バッテリの負極側に接続される複数の下アームの半導体素子とを含み、
過電圧が検知されていない通常状態の場合、前記半導体素子は、前記主電源回路からの電力に基づいて前記制御回路が駆動されて制御され、前記過電圧検知回路は、前記主電源回路からの電力に基づき駆動され、
前記過電圧検知回路が過電圧を検知すると、前記三相短絡回路は、前記主電源回路及び前記従電源回路の一方からの電力に基づいて、前記半導体素子の上アーム及び下アームのいずれか一方をすべてオンにするとともに、前記半導体素子の上アーム及び下アームの他方をすべてオフとし、前記過電圧検知回路は、前記主電源回路及び前記従電源回路の一方からの電力に基づいて駆動される、
電力変換装置。 high voltage battery and
low current battery,
a power storage circuit that stores and smoothes the DC power supplied from the high-power battery;
a plurality of semiconductor elements for converting DC power supplied from the high voltage battery and the power storage circuit into AC power for driving a motor;
a control circuit for controlling the operation of the semiconductor element;
an overvoltage detection circuit that detects an overvoltage in the storage circuit when the voltage of the storage circuit exceeds a reference voltage;
a three-phase short circuit that performs three-phase short circuit control using the semiconductor element when the overvoltage detection circuit detects an overvoltage;
a main power supply circuit connected to the weak battery;
a secondary power supply circuit connected to the high-voltage battery;
a power supply circuit capable of supplying power not only from the main power supply circuit but also from the secondary power supply circuit to the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit;
with
The plurality of semiconductor elements include a plurality of upper arm semiconductor elements connected to the positive electrode side of the high-voltage battery and a plurality of lower-arm semiconductor elements connected to the negative electrode side of the high-voltage battery,
In a normal state in which overvoltage is not detected, the semiconductor element is controlled by the control circuit driven based on the power from the main power supply circuit, and the overvoltage detection circuit is controlled by the power from the main power supply circuit. driven based on
When the overvoltage detection circuit detects an overvoltage, the three-phase short circuit switches all of the upper arm and the lower arm of the semiconductor element based on power from one of the main power supply circuit and the secondary power supply circuit. While turning on, the other of the upper arm and the lower arm of the semiconductor element are all turned off, and the overvoltage detection circuit is driven based on power from one of the main power supply circuit and the secondary power supply circuit,
Power converter.
前記強電バッテリと前記蓄電回路との間に介装されたリレーをさらに備え、
前記制御回路は、所定の場合に、前記リレーに対し、前記強電バッテリからの直流電力を遮断するリレーカット制御を実行し、
前記通常状態であって且つ前記リレーカット制御が実行されていない場合、前記半導体素子は、前記主電源回路からの電力に基づいて前記制御回路が駆動されて制御され、前記過電圧検知回路は、前記主電源回路からの電力に基づき駆動され、
前記リレーカット制御が実行されると、前記三相短絡回路は、前記主電源回路及び前記従電源回路の一方からの電力に基づいて、前記半導体素子の上アーム及び下アームのいずれか一方をすべてオンにするとともに、前記半導体素子の上アーム及び下アームの他方をすべてオフとし、前記過電圧検知回路は、前記主電源回路及び前記従電源回路の一方からの電力に基づいて駆動される、
電力変換装置。 The power converter according to claim 1,
Further comprising a relay interposed between the high voltage battery and the power storage circuit,
The control circuit, in a predetermined case, executes relay cut control to cut off direct current power from the high current battery to the relay,
In the normal state and when the relay cut control is not executed, the semiconductor device is controlled by the control circuit driven based on the power from the main power supply circuit, and the overvoltage detection circuit is controlled by the driven based on power from the mains power circuit,
When the relay cut control is executed, the three-phase short circuit cuts one of the upper arm and the lower arm of the semiconductor element based on power from one of the main power supply circuit and the secondary power supply circuit. While turning on, the other of the upper arm and the lower arm of the semiconductor element are all turned off, and the overvoltage detection circuit is driven based on power from one of the main power supply circuit and the secondary power supply circuit,
Power converter.
前記電力供給回路は、スイッチングにより前記主電源回路及び前記従電源回路と前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路とを接続又は遮断可能に構成され、通常状態の場合、前記主電源回路と前記過電圧検知回路とを接続し、前記主電源回路から前記過電圧検知回路に電力を供給するとともに、前記主電源回路と前記三相短絡回路、及び前記従電源回路と前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路とを遮断し、前記過電圧検知回路が過電圧を検知すると、前記主電源回路及び前記従電源回路の両方を前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に接続し、前記主電源回路及び前記従電源回路の一方から前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に電力を供給する、
電力変換装置。 The power converter according to claim 1 or 2,
The power supply circuit is configured to be capable of connecting or disconnecting the main power supply circuit, the secondary power supply circuit, the three-phase short circuit, and the overvoltage detection circuit by switching. A detection circuit is connected to supply power from the main power supply circuit to the overvoltage detection circuit, and the main power supply circuit and the three-phase short circuit, and the secondary power supply circuit and the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit and when the overvoltage detection circuit detects overvoltage, both the main power supply circuit and the secondary power supply circuit are connected to the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit, and the main power supply circuit and the secondary power supply circuit powering the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit from one of
Power converter.
前記電力供給回路は、スイッチングにより前記主電源回路及び前記従電源回路と前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路とを接続又は遮断可能に構成され、前記過電圧検知回路が過電圧を検知しておらず、且つリレーカット制御が実行されていない場合、前記主電源回路と前記過電圧検知回路とを接続し、前記主電源回路から前記過電圧検知回路に電力を供給するとともに、前記主電源回路と前記三相短絡回路、及び前記従電源回路と前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路とを遮断し、過電圧が検知されている、またはリレーカット制御が実行されている場合、前記主電源回路及び前記従電源回路の両方を前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に接続し、前記主電源回路及び前記従電源回路の一方から前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に電力を供給する、
電力変換装置。 The power converter according to claim 2,
The power supply circuit is configured to be capable of connecting or disconnecting the main power supply circuit, the secondary power supply circuit, the three-phase short circuit, and the overvoltage detection circuit by switching, and the overvoltage detection circuit does not detect overvoltage. , and when the relay cut control is not executed, the main power supply circuit and the overvoltage detection circuit are connected, power is supplied from the main power supply circuit to the overvoltage detection circuit, and the main power supply circuit and the three-phase The short circuit, the secondary power supply circuit, the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit are cut off, and when overvoltage is detected or relay cut control is being executed, the main power supply circuit and the secondary power supply connecting both circuits to the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit, and supplying power to the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit from one of the main power supply circuit and the secondary power supply circuit;
Power converter.
前記電力供給回路は、トランジスタによるスイッチング素子により構成される、
電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 4,
wherein the power supply circuit is composed of a transistor-based switching element;
Power converter.
前記電力供給回路は、前記主電源回路に接続するダイオードと、前記従電源回路に接続するダイオードとが並列に接続されるとともに、これらダイオードの出力部が前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に接続され、
通常状態において、前記従電源回路の出力電圧は、前記主電源回路の出力電圧よりも低い、
電力変換装置。 The power converter according to claim 1 or 2,
In the power supply circuit, a diode connected to the main power supply circuit and a diode connected to the secondary power supply circuit are connected in parallel, and output portions of these diodes are connected to the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit. connected and
In a normal state, the output voltage of the secondary power supply circuit is lower than the output voltage of the main power supply circuit;
Power converter.
前記電力供給回路は、前記主電源回路の出力部と前記従電源回路の出力部とが、前記三相短絡回路及び前記過電圧検知回路に並列に接続されて構成され、
通常状態において、前記従電源回路の出力電圧は、前記主電源回路の出力電圧よりも低い、
電力変換装置。 The power converter according to claim 1 or 2,
The power supply circuit is configured by connecting an output portion of the main power supply circuit and an output portion of the secondary power supply circuit in parallel to the three-phase short circuit and the overvoltage detection circuit,
In a normal state, the output voltage of the secondary power supply circuit is lower than the output voltage of the main power supply circuit;
Power converter.
前記従電源回路は、トランスと、前記トランスの1次コイルに接続するスイッチング素子とを含み、
前記スイッチング素子がオン及びオフされることで前記従電源回路の出力電圧が制御される、
電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 7,
The secondary power supply circuit includes a transformer and a switching element connected to a primary coil of the transformer,
The output voltage of the secondary power supply circuit is controlled by turning on and off the switching element.
Power converter.
前記従電源回路は、前記トランスの2次コイルに接続するとともに定電圧を発生させるツェナーダイオードをさらに備え、
前記従電源回路の出力電圧は、前記スイッチング素子がオン及びオフされることで変換された電圧に、前記ツェナーダイオードにより発生する定電圧が印加された電圧である、
電力変換装置。 The power converter according to claim 8,
The secondary power supply circuit further comprises a Zener diode connected to the secondary coil of the transformer and generating a constant voltage,
The output voltage of the secondary power supply circuit is a voltage obtained by applying a constant voltage generated by the Zener diode to a voltage converted by turning on and off the switching element.
Power converter.
前記従電源回路は、モータ回転数が基準回転数を超えた場合に駆動される、
電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 9,
The secondary power supply circuit is driven when the motor rotation speed exceeds a reference rotation speed.
Power converter.
前記従電源回路は、前記過電圧検知回路が過電圧を検知すると駆動される、
電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 9,
The secondary power supply circuit is driven when the overvoltage detection circuit detects an overvoltage.
Power converter.
前記強電バッテリと前記蓄電回路との間に介装されたリレーをさらに備え、
前記制御回路は、所定の場合に、前記リレーに対し、前記強電バッテリからの直流電力を遮断するリレーカット制御を実行し、
前記従電源回路は、前記過電圧検知回路が過電圧を検知した場合、モータ回転数が基準回転数を超えた場合、または前記制御回路がリレーカット制御を実行する場合に駆動される、
電力変換装置。 The power converter according to any one of claims 1 to 9,
Further comprising a relay interposed between the high voltage battery and the power storage circuit,
The control circuit, in a predetermined case, executes relay cut control to cut off direct current power from the high current battery to the relay,
The secondary power supply circuit is driven when the overvoltage detection circuit detects overvoltage, when the motor rotation speed exceeds a reference rotation speed, or when the control circuit executes relay cut control.
Power converter.
前記従電源回路は、前記過電圧検知回路が過電圧を検知するとスイッチング周波数を増加させる、
電力変換装置。 The power converter according to claim 9 or 10,
The secondary power supply circuit increases the switching frequency when the overvoltage detection circuit detects overvoltage.
Power converter.
前記従電源回路は、前記過電圧検知回路が過電圧を検知した場合、またはモータ回転数が基準回転数を超えた場合にスイッチング周波数を増加させる、
電力変換装置。 The power converter according to claim 9 or 10,
The secondary power supply circuit increases the switching frequency when the overvoltage detection circuit detects overvoltage or when the motor rotation speed exceeds a reference rotation speed.
Power converter.
前記強電バッテリと前記蓄電回路との間に介装されたリレーをさらに備え、
前記制御回路は、所定の場合に、前記リレーに対し、前記強電バッテリからの直流電力を遮断するリレーカット制御を実行し、
前記従電源回路は、前記過電圧検知回路が過電圧を検知した場合、モータ回転数が基準回転数を超えた場合、または前記制御回路がリレーカット制御を実行した場合にスイッチング周波数を増加させる、
電力変換装置。 The power converter according to claim 9 or 10,
Further comprising a relay interposed between the high voltage battery and the power storage circuit,
The control circuit, in a predetermined case, executes relay cut control to cut off direct current power from the high current battery to the relay,
The secondary power supply circuit increases the switching frequency when the overvoltage detection circuit detects overvoltage, when the motor rotation speed exceeds a reference rotation speed, or when the control circuit executes relay cut control.
Power converter.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2021172699A JP2023062621A (en) | 2021-10-21 | 2021-10-21 | Power conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021172699A JP2023062621A (en) | 2021-10-21 | 2021-10-21 | Power conversion device |
Publications (1)
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ID=86269870
Family Applications (1)
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JP2021172699A Pending JP2023062621A (en) | 2021-10-21 | 2021-10-21 | Power conversion device |
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2021
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